摘要：目前，随着社会的快速发展，人们对电力能源需求逐步增加，风力发电厂建设规模不断扩大，通过实施信息自动化管理，可以有效地监控风力发电设备，并且利用实时信息和相关的维修、电网以及天气信息，对设备进行科学合理的维护，同时为发电企业的经营管理提供宝贵的理论依据。基于此，本文对风力发电信息自动化管理系统的设计与应用进行了详细地分析与探究。
关键词：风力发电；信息自动化管理系统；设计；应用
1、风力发电机自动化控制技术分析
1.1 通信的自动化控制
通信的自动化控制可以有效确保现场工作人员对风力发电机组的运行状态进行全方位实时监控，第一时间获取风力发电机组的故障信息，准确了解风速、风向以及发电量等多种数据信息，从而帮助现场工作人员对风力发电机组的故障进行有效、准确的诊断和处理。由此可见，借助风力发电机自动控制系统实现通信的自动化控制，可以确保发电机组更加安全、可靠地运行。
1.2 风力发电机组限速和刹车停机的自动化控制
根据实际情况对风力发电机组进行限速和刹车停机能够很好地保障风力发电的正常输出。当风轮机的转速超过预先设定的标准值上限时，自动化控制系统会将风力发电机组和电网脱离，此时液压制动系统会及时启动，帮助桨叶停止运转，实行软刹车。
1.3 风力发电机组运行状态的自动化控制
风能作为自然可再生能源，其存在受季节和地理环境的影响较大，风速大小和风向也具有不确定性，因此需要对风力发电机组运行状态进行自动化控制，以达到合理控制风力发电机组的启停，更好地进行风力发电的目的。自动化控制系统首先需要对风力发电机组的运行状态和电网正常运行中的各项数据信息进行检测和记录，以便及时发现发电机组运行过程中存在的问题，并采取相应的解决措施。
1.4 偏航和解缆自动化控制
偏航系统是用来调整风力发电机的风轮叶片旋转平面和空气流动方向相对位置的机构。当风轮叶片旋转平面与气流方向垂直时，风力机从流动的空气中获取的动能最大，此时的风力机输出功率也最大。由于风速和风向的不确定性，导致风力发电机需要经常偏航对准风向，如果风力发电机持续朝同一个方向转动，电缆线会随着风力发电机的转动而扭转，造成电缆缠绕，绞死甚至断裂。因此，当发电机达到规定的解缆圈数时，自动控制系统会启动偏航电机朝反方向运动，使电缆恢复到无缠绕状态。
1.5 电力存储的自动化控制
电力存储自动化控制对于风能发电至关重要。风能虽然可以作用于风力发电，但毕竟风能无法被储存，另外风能具备一定的不稳定性，也就不能全面保障风力发电的稳定性，在一定程度上影响了电力系统的正常供应。所以，风力发电系统的运行特别是相对偏远的发电站，更须确保储电池通过自动化控制，能够具有更大的更稳定的性能以及电力储藏量。当下，适用于自动化的电能存储主要采用脉宽调制技术、IGBT与功率MOSFET等现代化高科技电子产品，可直接作用于储电池的自动化控制，使之电力存储能力大幅提升，有利于保证风力发电和电力供应的自动存储稳定性。
2、风力发电信息自动化管理系统的设计与应用
风力发电作为可再生能源发电中最为成熟的发电技术，在我国政府的大力支持下，发展速度越来越快。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆近年来，我国风力发电占世界风电的比重不断上升，风电总装机容量已跃居世界第一。国家发改委能源研究所预期，到2050年我国风电装机容量将达到10 亿kW，提供国内17% 的电力。风电的飞速发展，也促使其相关的信息管理系统要有所突破，以应对如此巨大的管理需求。例如，甘肃汇能新能源技术发展有限责任公司有四个风场，北四风场134台金风风机、干六风场134台金风风机、干五风场100台华锐风机和34台金风机组、安北风场67台联合动力和50台上海电气，四个风场生产要实现信息化管理，必须实现风机集中监控，备品备件集中管理。
2.1 风力发电机组信息系统的设计
风力发电机组信息系统的设计是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，由风电场智能管理与自动控制平台、设备维护系统、智能调度系统和数据分析与评估系统组成。该系统可以对现场运行设备进行监视和控制，借助现代通信设施对数据进行实时采集和传输，从而实现设备的参数调节以及事故报警等功能。实现对多个风电场统一管理调度，将风力发电量差异较大的多个风电场的发电总量设定为定值，可以实现发电量配额的自由分配，当部分风电场风力较小而部分风电场风力较大时，在不超过总发电量设定值情况下风力大的风电场可充分发电以补缺风力小的风电场未能充分发电剩余配额，使风资源得到充分利用，实现最大发电量。
风力发电机组信息系统能够准确掌握发电系统的运行状态，快速地发现故障并及时响应，提高故障处理效率。机组工作人员借助风力发电机组信息系统，可以有效地将设备相关数据信息以文字、图表的形式表现出来，为风力发电企业的发展决策提供宝贵的理论依据，并且能够为投资提供准确的市场信息和相关的政策扶植，对风力发电企业的持续稳定发展有着非常重要的作用。
2.2 风力发电机集中控制功能
风力发电机组信息系统数据采集与控制传输平台采用OPC技术、IEC61400—25标准实现风机信息采集，采用RTU 实现对升压站数据和风功率预测系统等的数据采集，同时可实现对风机运行的监控（AGC，AVC）以及集控中心命令的上传下达。风力发电机组信息系统在互联网基础上创建数据库，形成一个可组态的风电场监控系统平台，具有故障诊断、电网调度、趋势图、报表分析、数据文件下载及解析、对外数据发布、互联网发布等功能。发电场能够接收各级调度机构下发的调度命令并严格执行，对各风电场内风电机组、开关和主变等设备进行远程控制和调度。同时，及时、准确地报送所辖风电场的生产信息和相关数据：根据所辖风电场不同设备的调管范围报送一、二次设备停电计划；及时报告风场事故或者异常情况，并配合各级调度机构进行事故或异常处理。此外，风力发电机组信息系统还可以根据收集到的机组设备参数来安排维护工作，减少由于故障而导致的停机，最大限度地确保风电机组处于正常运行状态，特别是在一些环境较为恶劣的地区，风电机组的维护保养工作能够有效延长整个机组的使用寿命，为风力发电企业创造更大的经济效益。
总之，当下，我国的风电场规模和所占电网电源比重越来越大，大规模风电并网对电能质量和电力系统安全运营的影响也越来越大，传统的管理方式和技术显然无法满足风力发展的需求，风力发电信息自动化管理系统已经成为未来发展的主流趋势。自动化管理系统借助互联网和数据库可对各种运行数据进行集中存贮和分析，并能实现数据比较、缺陷分析、预警、自动生成报表等功能，可以有效地保证风电场可靠、经济、高效及安全运行，提高风力发电管理的高效性，供电安全可靠性，更好地体现社会效益和企业的经济效益。
参考文献：
[1] 丁然,李远卓,徐忱,路峰,韦仲康,邢晶,徐健飞,于鹏.冀北电网风力发电能力信息管理系统的设计与实现[J].华北电力技术,2015,09:38-44.
[2] 刘洋.电力发电企业生产管控指挥信息系统设计与实现[D].电子科技大学,2014.
[3] 张雨薇.基于SSH架构的风电场管理系统设计与实现[D].吉林大学,2015.
论文作者:蔡春辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/7
标签：风力发电论文; 风力发电机组论文; 风力论文; 自动化控制论文; 管理系统论文; 信息系统论文; 风电场论文; 《电力设备》2017年第22期论文;